CN219694196U - 一种多功能激光对中仪校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多功能激光对中仪校准装置，包括底座、固定端升降模组、移动端组合位移模组和X向调位机构；固定端升降模组包括第一座体、升降台机构和旋转台机构；移动端组合位移模组包括第二座体、Y向工作台、Y向调位机构、Y向光栅长度计、Z向工作台、Z向调位机构和Z向光栅长度计；X向调位机构用于驱动移动端组合位移模组沿底座的平移导轨作X向移动。本实用新型校准装置能够进行三维方向移动，调整激光对中和对齐的速度快，简单方便，解决了人工垫标准块法操作繁琐、稳定性差的难题，保证测量稳定性，提高了测量准确度，能适用不同型号或不同间距标准要求的激光对中仪校准需求。

Description

一种多功能激光对中仪校准装置

技术领域

本实用新型涉及激光对中仪计量技术领域，具体是一种多功能激光对中仪校准装置。

背景技术

激光对中仪是一款旋转轴对心工具，通过一个测量单元发射出的一束激光，投影到另一个测量单元的测位传感器上，显示同步的动态数值，来实现精准对心的目的。主要用于多个带旋转轴系的机械类产品同轴度、平行度安装与调整，被广泛用于齿轮箱出轴与电机轴的安装与调整。但其核心部分采用双向线性PSD技术，提供1μm的分辨率，其测量准确度是由内置的PSD所决定，它的校准一般要求比较高。

如附图1所示，激光对中仪包括M端单元91和S端单元92，目前对激光对中仪的校准主要采用垫标准块法：将激光对中仪的S端单元92固定并以此为基准，上下移动激光对中仪的M端单元91同时加垫标准块93，根据标准块93固有的尺寸差与激光对中仪相对移动时产生的位移示值做比较来开展激光对中仪的校准工作。但是，垫标准块法测量方案存在缺陷：垫标准块法会引入人为操作因素，例如标准块垫入位置的影响、标准块与测量单元接触面贴合度的影响等，且为了适应不同类型和型号的激光对中仪而需准备的标准块数量多，使得操作过程复杂，导致校准数据不稳定，重复性差，而且，还需要计算标准块偏差值对测量误差的影响，检测效率较低。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种多功能激光对中仪校准装置。

为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能激光对中仪校准装置，包括:

底座，所述底座上设有X轴方向设置的平移导轨；

固定端升降模组，其包括第一座体、升降台机构和旋转台机构，所述第一座体固定安装于所述底座上，所述升降台机构的底板安装于所述第一座体上，所述旋转台机构安装于所述升降台机构的顶板上；

移动端组合位移模组，其包括第二座体、Y向工作台、Y向调位机构、Y向光栅长度计、Z向工作台、Z向调位机构和Z向光栅长度计；所述第二座体可移动地安装于所述底座的平移导轨上；所述Y向工作台水平安装于所述第二座体，所述Y向调位机构用于驱动所述Y向工作台沿所述第二座体作Y向移动，所述Y向光栅长度计用于检测所述Y向工作台在所述第二座体上的移动距离；所述Y向工作台上固定安装有竖向支架，所述Z向工作台安装于所述竖向支架，所述Z向调位机构用于驱动所述Z向工作台沿所述竖向支架作Z向移动，所述Z向光栅长度计用于检测所述Z向工作台在所述竖向支架上的移动距离；

X向调位机构，其用于驱动所述移动端组合位移模组沿所述平移导轨作X向移动。

检测时，激光对中仪的S端单元设置于固定端升降模组的旋转台机构上，M端单元设置于移动端组合位移模组的Z向工作台上；可以通过X向调位机构调节激光对中仪的S端单元和M端单元间距；通过Y向调位机构对激光对中仪的M端单元进行Y向调位，通过Y向光栅长度计能精准测定Y向位移量；通过Z向调位机构对激光对中仪的M端单元进行Z向调位，通过Z向光栅长度计能精准测定Z向位移量。本实用新型校准装置能够进行三维方向移动，调整激光对中和对齐的速度快，简单方便，解决了人工垫标准块法操作繁琐、稳定性差的难题，保证测量稳定性，提高了测量准确度，能适用不同型号或不同间距标准要求的激光对中仪校准需求。

进一步地，所述Y向光栅长度计和Z向光栅长度计的最大允许误差不超过±0.2μm。

采用上述优选的方案，采用高精度光栅长度计作为标准的标准器，提高校准精度和准确度。

进一步地，还包括数字显示装置，所述Y向光栅长度计和Z向光栅长度计都与所述数字显示装置信号连接。

采用上述优选的方案，通过数字显示装置显示Y向光栅长度计和Z向光栅长度计的测量数据，方便读数。

进一步地，所述Y向调位机构为Y向数显微分头，Y向数显微分头的装卡杆经连接块与所述第二座体固定连接，Y向数显微分头的直进式心轴与所述Y向工作台连接。

进一步地，所述Z向调位机构为Z向数显微分头，Z向数显微分头的装卡杆经连接块与所述竖向支架固定连接，Z向数显微分头的直进式心轴与所述Z向工作台连接。

采用上述优选的方案，通过高精度的调位机构，调节更为稳定，测量精度更高。

进一步地，所述升降台机构包括底板、第一臂板、第二臂板、顶板和Y向丝杠机构，所述第一臂板中间和第二臂板中间经转轴连接，所述第一臂板和第二臂板成X型交叉设置，所述底板的前端设置有下平移槽，所述顶板的前端设置有上平移槽，所述第一臂板下端可平移地安装于所述底板的下平移槽，所述第一臂板的上端铰接于所述顶板的后端，所述第二臂板的上端可平移地安装于所述顶板的上平移槽，所述第二臂板的下端铰接于所述底板的后端，所述Y向丝杠机构的基座固定安装于所述顶板，所述第二臂板的上端还与所述Y向丝杠机构的螺母连接，所述Y向丝杠机构的丝杆轴端还安装有手轮。

进一步地，所述旋转台机构包括底盘、旋转台和旋转微分头，所述底盘固定安装于所述升降台机构的顶板上表面，所述旋转台可转动地安装于所述底盘上，所述旋转微分头用于调节旋转台的转动角度。

采用上述优选的方案，升降台机构采用剪式升降台，旋转台机构具有旋转微分头调节角度，结构紧凑而平稳，调节激光对中和对齐的速度快。

进一步地，所述X向调位机构包括X向丝杠机构和X轴调节手轮，所述X向丝杠机构的基座固定安装于所述底座上，所述第二座体与所述X向丝杠机构的螺母连接，所述X轴调节手轮连接于所述X向丝杠机构的丝杆轴端。

采用上述优选的方案，提高移动端组合位移模组移位平稳度，调节更为方便省力。

进一步地，所述底座上设有用于指示所述移动端组合位移模组与所述固定端升降模组间距的标尺。

采用上述优选的方案，更为方便快速调节待校准激光对中仪的S端单元和M端单元间距。

进一步地，所述Z向工作台上设有夹具。

采用上述优选的方案，方便快速固定住待校准激光对中仪的M端单元。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术垫标准块法测定的原理示意图。

图2是本实用新型一种实施方式的立体示意图。

图3是本实用新型移动端组合位移模组的结构示意图。

图4是本实用新型固定端升降模组的结构示意图。

图5是本实用新型固定端升降模组的右视图。

图6是激光对中仪在本校准装置上的安装示意图。

图7是被校准的激光对中仪示值误差曲线图。

图中数字和字母所表示的相应部件的名称：

10-底座；11-平移导轨；20-固定端升降模组；21-第一座体；22-升降台机构；221-底板；222-第一臂板；223-第二臂板；224-顶板；225-Y向丝杠机构；226-下平移槽；227-上平移槽；23-旋转台机构；231-底盘；232-旋转台；233-旋转微分头；30-移动端组合位移模组；31-第二座体；32-Y向工作台；33-Y向调位机构；34-Y向光栅长度计；35-Z向工作台；36-Z向调位机构；37-Z向光栅长度计；38-夹具；381-前夹块；382-后夹块；40-X向调位机构；41-X向丝杠机构；42-X轴调节手轮；43-标尺；91-M端单元；92-S端单元；93-标准块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2-6所示，一种多功能激光对中仪校准装置，包括：

底座10，底座10上设有X轴方向设置的平移导轨11；

固定端升降模组20，其包括第一座体21、升降台机构22和旋转台机构23，第一座体21固定安装于底座10上，升降台机构22的底板221安装于第一座体21上，旋转台机构23安装于升降台机构22的顶板224上；

移动端组合位移模组30，其包括第二座体31、Y向工作台32、Y向调位机构33、Y向光栅长度计34、Z向工作台35、Z向调位机构36和Z向光栅长度计37；第二座体31可移动地安装于底座的平移导轨11上；Y向工作台32水平安装于第二座体31，Y向调位机构33用于驱动Y向工作台32沿第二座体31作Y向移动，Y向光栅长度计34用于检测Y向工作台32在第二座体31上的移动距离；Y向工作台32上固定安装有竖向支架，Z向工作台35安装于所述竖向支架，Z向调位机构36用于驱动Z向工作台35沿所述竖向支架作Z向移动，Z向光栅长度计37用于检测Z向工作台35在所述竖向支架上的移动距离；

X向调位机构40，其用于驱动移动端组合位移模组30沿平移导轨11作X向移动。

采用上述技术方案的有益效果是：本校准装置能够进行三维方向移动，调整激光对中和对齐的速度快，简单方便，解决了人工垫标准块法操作繁琐、稳定性差的难题，保证测量稳定性，提高了测量准确度，能适用不同型号或不同间距标准要求的激光对中仪校准需求。

在本实用新型的另一些实施方式中，Y向光栅长度计34和Z向光栅长度计37的最大允许误差不超过±0.2μm。采用高精度光栅长度计作为标准的标准器，提高校准精度和准确度。

在本实用新型的另一些实施方式中，还包括数字显示装置，Y向光栅长度计34和Z向光栅长度计37都与所述数字显示装置信号连接。通过数字显示装置显示Y向光栅长度计和Z向光栅长度计的测量数据，方便读数。

如图3所示，在本实用新型的另一些实施方式中，Y向调位机构33为Y向数显微分头，Y向数显微分头的装卡杆经连接块与第二座体31固定连接，Y向数显微分头的直进式心轴与Y向工作台32连接。Z向调位机构37为Z向数显微分头，Z向数显微分头的装卡杆经连接块与所述竖向支架固定连接，Z向数显微分头的直进式心轴与Z向工作台35连接。Y向数显微分头和Z向数显微分头的具体结构可从现有技术中获取，可从市面直接购置。采用上述技术方案的有益效果是：通过高精度的调位机构，调节更为稳定，测量精度更高。

如图4、5所示，在本实用新型的另一些实施方式中，升降台机构22包括底板221、第一臂板222、第二臂板223、顶板224和Y向丝杠机构225，第一臂板222中间和第二臂板223中间经转轴连接，第一臂板222和第二臂板223成X型交叉设置，底板221的前端设置有下平移槽226，顶板224的前端设置有上平移槽227，第一臂板222下端可平移地安装于下平移槽226，第一臂板222的上端铰接于顶板224的后端，第二臂板223的上端可平移地安装于顶板的上平移槽227，第二臂板223的下端铰接于底板221的后端，Y向丝杠机构225的基座固定安装于顶板224，第二臂板223的上端还与Y向丝杠机构225的螺母连接，Y向丝杠机构225的丝杆轴端还安装有手轮。旋转台机构23包括底盘231、旋转台232和旋转微分头233，底盘231固定安装于升降台机构的顶板224上表面，旋转台232可转动地安装于底盘231上，旋转微分头233用于调节旋转台232的转动角度。旋转微分头的具体结构可从现有技术中获取，可从市面直接购置。采用上述技术方案的有益效果是：升降台机构采用剪式升降台，旋转台机构具有旋转微分头调节角度，结构紧凑而平稳，调节激光对中和对齐的速度快。

如图2所示，在本实用新型的另一些实施方式中，X向调位机构40包括X向丝杠机构41和X轴调节手轮42，X向丝杠机构41的基座固定安装于底座10上，第二座体31与X向丝杠机构41的螺母连接，X轴调节手轮42连接于X向丝杠机构41的丝杆轴端。采用上述技术方案的有益效果是：提高移动端组合位移模组移位平稳度，调节更为方便省力。

如图2所示，在本实用新型的另一些实施方式中，底座10上设有用于指示移动端组合位移模组30与固定端升降模组20间距的标尺43。根据标尺指示能更为方便快速调节待校准激光对中仪的S端单元和M端单元间距。

如图3、6所示，在本实用新型的另一些实施方式中，Z向工作台35上设有夹具38，夹具38包括前夹块381和后夹块382，后夹块382上设置有前后向的长条孔，前夹块281和后夹块382经螺栓连接于Z向工作台35，待校准激光对中仪的M端单元91安装在前夹块381和后夹块382之间，方便快速固定住M端单元。

以下以本实用新型校准装置一种实施方式，介绍对激光对中仪进行校准的过程：

测量时，首先将被测的激光对中仪的M端单元设置在移动端组合位移模组的Z向工作台上，通过夹具固定，把激光对中仪的S端单元设置在固定端升降模组的旋转台机构上，通过升降台机构以及Z向调位机构调整M端单元和S端单元在同一个高度对齐，再通过X向调位机构的X轴调节手轮，将激光对中仪的M端单元和S端单元间隔设定距离；然后调节移动端组合位移模组的Y向数显微分头和Z向数显微分头，将激光对中仪的M端单元和S端单元的激光十字线重合；最后通过旋转Y向数显微分头带动Y向光栅长度计数据变化，通过旋转Z向数显微分头带动Z向光栅长度计数据变化，通过连接光栅长度计的数字显示装置和激光对中仪数显屏上的位移变化量的数据比对，计算出被校准的激光对中仪的示值误差，从而对所述被校准的激光对中仪进行校准。

本实施例中采用的待校准的激光对中仪的主要参数(见表1)。

表1待校准的激光对中仪的主要参数

名称	PSD测量范围	最大允许误差	分辨力
				Easylaser激光对中仪	(0-5)mm	≤±(示值1％+0.001mm)	0.001mm

本实施例中多功能激光对中仪校准装置的主要参数(见表2)

表2多功能激光对中仪校准装置主要参数

名称	测量范围	最大允许误差	最小刻度值
				多功能激光对中仪校准装置	(0-25)mm	≤0.2μm	0.0001mm

在实验开始前，首先将激光对中仪的M端单元和S端单元固定在校准装置上，将激光对中仪的M端单元和S端单元的激光十字线重合后，记录下激光对中仪读数值与光栅长度计的位移变化作对比，按下式计算被校准的激光对中仪示值误差δ：

δ＝L-L0，

式中，L为激光对中仪读数值；L0为光栅长度计标准值。

对即将进行校准的激光对中仪进行分点设定，10mm分10个点进行校准(分别为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm),实验开始后，同时采集被校准的激光对中仪和本校准装置10个测量点实时数据，并将10个点的测量数据进行对比分析计算(见表3)，并获取被校准的激光对中仪示值误差曲线(见图7)。

表3本校准装置和被校准的激光对中仪的实测数据

如图7所示，位于上方的灰色曲线为允许误差曲线，位于下方的黑色曲线为示值误差曲线。被校准的激光对中仪在测量点5mm的时候示值误差最大，为+0.025mm，没有超过其最大的允许误差≤±(示值1％+0.001mm)的要求，由此可见，经过本实施案例提供的校准装置校准后的激光对中仪测量精度符合其出厂要求。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能激光对中仪校准装置，其特征在于，包括：

底座，所述底座上设有X轴方向设置的平移导轨；

固定端升降模组，其包括第一座体、升降台机构和旋转台机构，所述第一座体固定安装于所述底座上，所述升降台机构的底板安装于所述第一座体上，所述旋转台机构安装于所述升降台机构的顶板上；

移动端组合位移模组，其包括第二座体、Y向工作台、Y向调位机构、Y向光栅长度计、Z向工作台、Z向调位机构和Z向光栅长度计；所述第二座体可移动地安装于所述底座的平移导轨上；所述Y向工作台水平安装于所述第二座体，所述Y向调位机构用于驱动所述Y向工作台沿所述第二座体作Y向移动，所述Y向光栅长度计用于检测所述Y向工作台在所述第二座体上的移动距离；所述Y向工作台上固定安装有竖向支架，所述Z向工作台安装于所述竖向支架，所述Z向调位机构用于驱动所述Z向工作台沿所述竖向支架作Z向移动，所述Z向光栅长度计用于检测所述Z向工作台在所述竖向支架上的移动距离；

X向调位机构，其用于驱动所述移动端组合位移模组沿所述平移导轨作X向移动。

2.根据权利要求1所述的多功能激光对中仪校准装置，其特征在于，所述Y向光栅长度计和Z向光栅长度计的最大允许误差不超过±0.2μm。

3.根据权利要求2所述的多功能激光对中仪校准装置，其特征在于，还包括数字显示装置，所述Y向光栅长度计和Z向光栅长度计都与所述数字显示装置信号连接。

4.根据权利要求1所述的多功能激光对中仪校准装置，其特征在于，所述Y向调位机构为Y向数显微分头，Y向数显微分头的装卡杆经连接块与所述第二座体固定连接，Y向数显微分头的直进式心轴与所述Y向工作台连接。

5.根据权利要求1所述的多功能激光对中仪校准装置，其特征在于，所述Z向调位机构为Z向数显微分头，Z向数显微分头的装卡杆经连接块与所述竖向支架固定连接，Z向数显微分头的直进式心轴与所述Z向工作台连接。

6.根据权利要求1所述的多功能激光对中仪校准装置，其特征在于，所述升降台机构包括底板、第一臂板、第二臂板、顶板和Y向丝杠机构，所述第一臂板中间和第二臂板中间经转轴连接，所述第一臂板和第二臂板成X型交叉设置，所述底板的前端设置有下平移槽，所述顶板的前端设置有上平移槽，所述第一臂板下端可平移地安装于所述底板的下平移槽，所述第一臂板的上端铰接于所述顶板的后端，所述第二臂板的上端可平移地安装于所述顶板的上平移槽，所述第二臂板的下端铰接于所述底板的后端，所述Y向丝杠机构的基座固定安装于所述顶板，所述第二臂板的上端还与所述Y向丝杠机构的螺母连接，所述Y向丝杠机构的丝杆轴端还安装有手轮。

7.根据权利要求6所述的多功能激光对中仪校准装置，其特征在于，所述旋转台机构包括底盘、旋转台和旋转微分头，所述底盘固定安装于所述升降台机构的顶板上表面，所述旋转台可转动地安装于所述底盘上，所述旋转微分头用于调节旋转台的转动角度。

8.根据权利要求1所述的多功能激光对中仪校准装置，其特征在于，所述X向调位机构包括X向丝杠机构和X轴调节手轮，所述X向丝杠机构的基座固定安装于所述底座上，所述第二座体与所述X向丝杠机构的螺母连接，所述X轴调节手轮连接于所述X向丝杠机构的丝杆轴端。

9.根据权利要求8所述的多功能激光对中仪校准装置，其特征在于，所述底座上设有用于指示所述移动端组合位移模组与所述固定端升降模组间距的标尺。

10.根据权利要求1所述的多功能激光对中仪校准装置，其特征在于，所述Z向工作台上设有夹具。